光电子技术 精品课程§2 半导体发光显 示器件（LED） 示器件（LED）电子科学与技术 精密仪器与光电子工程学院§2 半导体发光显示器件（LED） 半导体发光显示器件（LED）What is LED? Light emitting diodes, commonly called LEDs, are used for dozens of different applications and are found in all kinds of devices (digital clocks, remote controls, light up watches and tell turned on indicator). Television screen光电子技术精品课程2.1、 2.1、P-N结发光原理光电子技术精品课程由于少数载流子在电场作用下能量增加， 这些载流子在同质结或异质结区的注入与 复合而产生的发光叫做结型电致发光（又 称注入式电致发光）。概据这种发光现象 制成的发光器件称为结型电致发光显示器 件。 用P-N结电致发光原理制成的发光二极管是 在60年代末得到迅速发展的。LED是注入 式电致发光显示器件的典型。
光电子技术精品课程P-N结发光原理光电子技术精品课程2.2、LED的伏安特性 2.2、LED的伏安特性120开启电压与材料有关，对 于 GaAs 是 1.0V ； GaAs1-xPx 、 Ga1xAlxAs大致是1.5V；发 红光的GP是1.8V，发绿 光的GaP是2.0V。反向 击 穿 电 压 一 般 在 -5V 以 上。100I (mA)80 60 40 20 0 1.0 1.5 2.0 2.5U (V)光电子技术精品课程2.3、 2.3、亮度与电流关系自发辐射情况下 由于存在非辐射复全以及隧道电流在低电流密度下，m=1.3~1.5；在高电流密 度下，扩散电流起支配作用，m≈1。光电子技术精品课程2.4、LED的驱动 2.4、LED的驱动（2.4）RL = (U CC ? U F ) / I F光电子技术精品课程2.5、LED光源的特点 2.5、LED光源的特点电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而 异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场 所。 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 适用性：很小led半导体照明，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备 成各种形状的器件，并且适合于易变的环境 稳定性：10万小时，光衰为初始的50% 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒 级 对环境污染：无有害金属汞 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调 整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。
如小电流时为 红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿 色 价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以 与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二 极管构成。光电子技术精品课程2.6、单色光LED 2.6、单色光LED的种类及其发展历史 LED的种类及其发展历史最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20 世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红光 （λ=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分 之几个流明，相应的发光效率约0.1流明/瓦。 70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光 （λ=555nm），黄光（λ=590nm）和橙光（λ=610nm）， 光效也提高到1流明/瓦。 到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色 LED的光效达到10流明/瓦。 90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的 GaInN两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度 的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区 （λ=615nm）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED 在绿色区域（λp=530nm）的光效可以达到50流明/瓦。
